JPH07101037B2 - 多段スクリュー式流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、真空ポンプや圧縮機の様な流体機械に関し、
特に、一対の雌雄のスクリューロータよりなる流体機械
を複数段直列に接続して構成した多段スクリュー式流体
機械に関する。

［従来の技術］ 従来の多段スクリュー式流体機械においては、スクリュ
ーロータは各段とも同じ葉数となっている。そして、雄
ロータの葉数が５枚で雌ロータの葉数が６枚の所謂［５
−６ロータ］が一般的に用いられる。

ここで、多段流体機械の場合は、吐出側の段における流
体機械に比較すると吸込側の段における流体機械は圧縮
する能力はあまり必要とされない。その代り、吸引する
流体の量を出来るだけ多くする必要がある。吐出側の段
で吸引する流体の体積は非常に小さいので、吸込側の段
では大量の流体を吸い込んで吐出側の段に送り出すこと
が必要だからである しかし、、５−６ロータはローター回転当りの吐出容積
が小さいので、吸込側の流体機械が大量の流体を送り出
すためには、吸込側の流体機械におけるロータそのもの
を大きくするか、或いは吸込側流体機械の回転数を高く
しなければならないという問題があった。

これに加えて、５−６ロータはその葉数が比較的多い
が、ロータは切削加工により製造されるので、５−６ロ
ータの様にその葉数が多いロータは製造コストが高くな
ってしまう。

一般に一対の雌雄のスクリューロータよりなる流体機械
は公知である。多段で直列に接続した流体機械は例えば
特公昭53−6364号公報に開示されている。しかしなが
ら、かかる流体機械は同軸上に複数列のロータを設けて
おり、各段のスクリューロータの吐出し量を着目してい
ないので、吸込側が大量の流体を吸込むものではない。

［発明が解決しようとする課題］ したがって本発明の目的は、ロータを大きくしたり吸込
側の流体機械の回転数を高くしたりすること無く、吸込
側の流体機械が大量の流体を吸込んで吐出側の流体機械
へ送り出すことができる様な多段スクリュー式流体機械
を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、互いに噛み合いつつ回転する一対の雌
雄のスクリューロータよりなる流体機械が直列に複数段
接続され、吸込側流体機械の吸込口から流体を吸引して
吐出側流体機械の吐出口から吐き出す多段スクリュー式
流体機械において、吸込側に配置された雌雄のスクリュ
ーロータの合計葉数は吐出側に配置された雌雄のスクリ
ューロータの合計葉数よりも少なく、吸込側ロータの１
回転当りの吐出量が吐出側よりも大きくなるように構成
してある。

［作用］ 上記の様な構成を有する本発明によれば、吸込側第１段
に配置された雌雄のスクリューロータの合計葉数を吐出
側最終段に配置された雌雄のスクリューロータの合計葉
数よりも少なくしたので、吸込側のロータは一回転当り
の吐出容積が大きくなる。そのため、ロータを大きくし
たり吸込側の流体機械の回転数を高くしたりすること無
く、吸込側流体機械が大量の流体を吸込んで吐出側流体
機械へ送り出すことが出来るのである。

また、吸込側第１段に配置された雌雄のスクリューロー
タの合計葉数が少なくなったことにより、そのスクリュ
ーロータを切削加工により容易に製造出来る。従って、
製造コストが減少するのである。

さらに、吸込側流体機械におけるロータを大きくする必
要が無くなったことに関連して、装置全体をコンパクト
にすることが容易となり、省スペースの要請にも応える
ことが可能となった。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例を説明す
る。

図示の実施例は本発明の多段スクリュー式流体機械を２
段スクリュー式真空ポンプとして構成した実施例を示し
ている。全体を符号10で示す多段スクリュー式真空ポン
プは、吸込側の流体機械である吸込側ポンプ11と吐出側
の流体機械である吐出側ポンプ12とを含む２段真空ポン
プとして構成されており、両者は中間部15により接続さ
れている。そして、吸込側ポンプ11には吸込口13が形成
され、吐出側ポンプ12には吐出口14が形成されている。

吸込側ポンプ11は第２図で示すような構成となってお
り、吐出側ポンプ12は第３図で示すように構成されてい
る。第２図と第３図とを比較すれば明らかなように、吸
込側ポンプ11の雄ロータ16と雌ロータ17との合計葉数
は、吐出側ポンプ12の雄ロータ18と雌ロータ19との合計
葉数よりも少なくなっている。そして、吸込側ポンプ11
はその雄ロータ16の葉数が２枚で雌ロータの葉数が４枚
の所謂［２−４ロータ］であり、吐出側ポンプ12はその
雄ロータ18の葉数が５枚で雌ロータの葉数が６枚の所謂
［５−６ロータ］となっている。

ここで、２−４ロータと５−６ロータとを比較すると、
雄ロータの直径及び長さとその回転数が同じならば、雄
ロータ一回転当りの吐出量は、２−４ロータが５−６ロ
ータの約1.5倍となっている。

次に、作用について説明する。

吸込口13から吸込まれた流体は、吸込側ポンプ11、中間
部15を介して吐出側ポンプ12から外部へ排出される。

２段スクリュー式流体機械10の到達真空度すなわち吸込
口13における圧力が１×10^-3Torrであれば、中間部15の
圧力は５〜6Torr乃至10Torr、吐出口14の圧力は大気圧
となる。ここで、中間部の圧力が10Torrであり、吸込側
ポンプ11が吸込む流体の体積を１と仮定し、温度の上昇
および流体機械の効率を無視すれば、吐出側ポンプ12が
吸込む（或いは吐き出す）流体の体積は １×（１×10^-3/10） ＝1/10000 となる。このことから、吐出側ポンプ12が吸込む流体の
体積は吸込側ポンプ11が吸込む（吐出する）流体の体積
よりも小さいことが理解される。換言すれば、吸込側ポ
ンプ11は吐出側ポンプ12に比較して大量の空気を吐き出
す必要がある。

これに対して、図示の実施例では前述したように吸込側
ポンプ11は２−４ロータとして構成されており、その雄
ロータ一回転当りの吐出量は一般的な５−６ロータの約
1.5倍となっているので、大量の空気を吐き出すことが
容易になっている。そのため、ロータ16、17を大きくし
たり、或いは吸込側ポンプ11の回転数を高くすること無
く、大量の流体を吐出側ポンプ12側へ送り出すことが出
来るのである。

図示の実施例では、本発明を真空ポンプとして用いた場
合が説明されているが、多段式スクリュー圧縮機として
本発明を利用し得ることは勿論である。

また、図示の実施例では吸込側ポンプ11と吐出側ポンプ
12とをそれぞれ独立したポンプとして構成したが、ケー
シングを一体化して構成しても良い。

これに加えて、図示の実施例では２段となっているが、
３段以上の多段スクリュー式流体機械にし得ることは勿
論である。ここで、３段以上のポンプで構成する場合に
は、途中の段においては複数のポンプを並列に配置して
も良い。

なお、吸込側ポンプ11と吐出側ポンプ12のロータの葉数
も図示の実施例のタイプに限定される訳ではない旨を付
記する。

［発明の効果］ 本発明の効果を以下に列挙する。

（１） 吸込側のロータの一回転当りの吐出容積が大き
くなる。

（２） ロータを大きくしたり吸込側の流体機械の回転
数を高くしたりすること無く、吸込側流体機械が大量の
流体を吸込んで吐出側流体機械へ送り出すことが出来
る。

（３） 製造コストを低く抑えることが出来る。

（４） 装置全体をコンパクトにすることが容易とな
り、省スペースの要請に応えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
その実施例における吸込側ポンプの縦断面図、第３図は
吐出側ポンプの縦断面図である。 10……多段スクリュー式流体機械、11……吸込側（真空
側）ポンプ、12……吐出側（大気側）ポンプ、13……吸
込口、14……吐出口、16、18……雄ロータ、17、19……
雌ロータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに噛み合いつつ回転する一対の雌雄の
   スクリューロータよりなる流体機械が直列に複数段接続
   され、吸込側流体機械の吸込口から流体を吸引して吐出
   側流体機械の吐出口から吐き出す多段スクリュー式流体
   機械において、吸込側に配置された雌雄のスクリューロ
   ータの合計葉数は吐出側に配置された雌雄のスクリュー
   ロータの合計葉数よりも少なく、吸込側ロータの１回転
   当りの吐出量が吐出側よりも大きくなるように構成した
   ことを特徴とする多段スクリュー式流体機械。